クロマチン脱修飾酵素によるヌクレオソームの制御研究

2012 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24613007
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 梅原 崇史 独立行政法人理化学研究所, システム研究チーム, 上級研究員 (20415095)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: エピジェネティクス / クロマチン / ヒストン / 遺伝子発現 / 転写 / エピゲノム / メチル化 / 阻害剤

研究概要

本研究では、ヒト染色体・クロマチン構造の制御に関わるエピジェネティクス関連因子群のうち、乳がん・直腸がん・神経腫瘍などの難治性がんや生活習慣病の発症との関連が示唆されているヒストン脱メチル化酵素LSDファミリー等が、メチル化クロマチンを脱メチル化して転写抑制に働く分子機構をヌクレオソームコアの階層で解析することを研究目的としている。本年度は、ヒストン脱メチル化酵素LSDファミリーのうち、機能解析が遅れているヒトLSD2について真核細胞における発現系で複数のドメインタンパク質の発現・精製条件を検討し、LSD2の酵素活性領域を含むコンストラクトのタンパク質がメチル化ヒストンH3テイルを脱メチル化する活性を有することを確認した。また、ヒトLSDファミリーと再構成メチル化様ヌクレオソームとの結合解析、脱メチル化活性およびヌクレオソーム凝集活性を測定するため、H3のLys4残基の側鎖をジメチルリジン様側鎖にするための化学修飾を行い、このH3-K4me2様修飾を残基特異的に含むヌクレオソームコア粒子を試験管内において再構成した。さらに、ポリコム複合体によるヌクレオソームの修飾反応におけるヒストンテイルのメチル化様修飾の意義を検討した。上記に加えて、ヌクレオソームのDNAのメチル化の意義を検討するために、CpG配列のフルメチル化修飾またはヘミメチル化修飾を持つヌクレオソームコア粒子の調製方法の検討を開始した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

申請書の研究計画・方法に記載した平成24年度の計画内容通りに概ね進行しているため。

今後の研究の推進方策

研究計画の変更はないため、当初予定通りに推進する。ヌクレオソームコアの再構成にあたっては、ヒストンのメチル化のみに限局せずに、DNAのメチル化やヒストンのアセチル化等の化学修飾についても比較対照等のために調製・機能解析する予定である。

次年度の研究費の使用計画

該当なし

研究成果

• [雑誌論文] Structures of histone methyltransferase SET7/9 in complexes with adenosylmethionine derivatives (2013)
  • 著者名/発表者名: Niwa, H., Handa, N., Tomabechi, Y., Honda, K., Toyama, M., Ohsawa, N., Shirouzu, M., Kagechika, H., Hirano, T., Umehara, T., Yokoyama, S.
  • 雑誌名: Acta Cryst. D 巻: 69 ページ: 595-602
  • DOI: 10.1107/S0907444912052092
  • 査読あり
• [雑誌論文] A tandem insertion vector for large-scale preparation of nucleosomal DNA (2012)
  • 著者名/発表者名: Wakamori, M., Umehara, T., Yokoyama, S.
  • 雑誌名: Anal. Biochem. 巻: 423 ページ: 184-186
  • DOI: 10.1016/j.ab.2012.01.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural biology toward rational drug development in collaboration with molecular imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Umehara, T., Shirouzu, M., Yokoyama, S.
  • 雑誌名: Curr. Med. Imaging Rev. 巻: 8 ページ: 308-313
  • DOI: 10.2174/157340512803759794
• [学会発表] Structural study and drug development of a histone demethylase involved in repressive KLF pathway
  • 著者名/発表者名: Takashi Umehara
  • 学会等名: FASEB Summer Research Conference on Biology and Pathobiology of Krueppel-like Factors
  • 発表場所: Base Village, Snowmass Village, CO, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Structure analysis and drug development of transcription factor complexes
  • 著者名/発表者名: Takashi Umehara and Shigeyuki Yokoyama
  • 学会等名: International Symposium on Development of Medical Technologies for Treating Intractable Cancers and Cardiovascular Diseases
  • 発表場所: Univ. Tokyo, Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] 複数の残基特異的アセチル化を含む「エピヌクレオソーム」の再構成と機能解析
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史, 若森昌聡, 須賀則之, 向井崇人, 寺田貴帆, 白水美香子, 坂本健作, 横山茂之
  • 学会等名: 第6回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 学術総合センター（東京都千代田区）
• [学会発表] ヒストン脱メチル化酵素LSD1/KDM1の結晶構造解析と阻害剤開発
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史, 三桝信哉, 佐藤 心, 須賀則之, 丹羽英明, 半田徳子, 横山茂之
  • 学会等名: 第12回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
• [学会発表] エピジェネティックなヌクレオソームの調製技術
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー
  • 発表場所: 大阪大学吹田キャンパス（大阪府吹田市）
  • 招待講演
• [学会発表] クロマチンを創る：エピジェネティック情報を持つヌクレオソームの試験管内再構成
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史, 若森昌聡, 須賀則之, 向井崇人, 寺田貴帆, 白水美香子, 坂本健作, 横山茂之
  • 学会等名: 細胞を創る研究会5.0
  • 発表場所: 東京工業大学すずかけ台キャンパス（神奈川県横浜市）
• [学会発表] 創薬を指向した疾患関連タンパク質とその阻害剤複合体のX線結晶構造解析
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史, 丹羽英明, 半田徳子, 影近弘之, 平野智也, 白水美香子, 横山茂之
  • 学会等名: 第30回Photon Factoryシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
• [学会発表] 創薬を指向したエピジェネティクス研究の最前線
  • 著者名/発表者名: 梅原崇史
  • 学会等名: 第133回日本薬学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
• [備考] 理化学研究所 ライフサイエンス技術基盤研究センター エピジェネティクス制御研究ユニット
  • URL: http://www.riken.jp/research/labs/clst/struct_synth_biol/bio_funct_mol_dev/epigen_drug_discov/